CS272098B1

CS272098B1 - Double-convex lens from synthetic three-dimensional polymer and method of its preparation

Info

Publication number: CS272098B1
Application number: CS884955A
Authority: CS
Inventors: Otto Akademik Wichterle; Jiri Ing Michalek; Jiri Ing Csc Vacik
Original assignee: Wichterle Otto; Jiri Ing Michalek; Vacik Jiri
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1991-01-15
Also published as: EP0350029A2; EP0350029A3; CS495588A1

Description

(57) Bikonvexni čočka ze syntetického trojrozměrného polymeru má tvar kapky lehčí kapalíny spočívající volně na povrchu těžší kapaliny nemíaitelné s lehčí kapalinou, přičemž povrchové napětí těžší kapaliny na vzduchu je menší než součet povrchového napětí lehčí kapaliny na vzduchu a povrchového napětí fázového rozhraní mezi oběma kapalinami, Čočka se vyrábí tak, že se na povrch těžší kapaliny nanese kapka lehčí kapaliny tvořené monomerní směsí obsahující víoefunkčni monomer a polymerizační katalyzátor, popřípadě též monofunkční monomer a polymerizační katalyzátor, načež se tato soustava přivede do podmínek polymerizace monomerní směsi.

272 098 (Π) , (13) Bl (51) Int. Cl. ⁵A 61 P 2/16

CS 272 098 B1

Vynález se týká bikonvexní čočky ze syntetického trojrozměrného polymeru určené zejména pro nitrooční aplikace a způsobu její výroby.

Soustružení, broušení a leštění jsou běžnými způsoby aplikovanými pro zhotovení optických čoček a jsou zcela úspěšné zejména pro výrobu čoček většího rozměru a čoček, u kterých nejsou příliš vysoké nároky na jakost povrchu. Pro výrobu čoček malých rozměrů je tato běžná metoda pracná a Čočky takto vyrobené mají některé nedostatky, které se zvláště projevují například při jejioh nitrooční aplikaci. Bylo totiž zjištěno, že intraokulární čočky takto zhotovené jsou tím náchylnější k povrchovému narůstání deposit a buněk, čím více zůstává na jejich povrchu byS i submikroskopických stop po broušení a leštění. Jaou-li tyto čočky připraveny z polymerů, například z polymethylmetakrylátu, vzniká při jejich leštění, v důsledku velkého místního přehřívání povrchu, depolymerizací monomer, který nadifuaduje pod leštěný povrch a při aplikaci těchto čoček v komorách oka velmi zvolna difunduje ven a může způsobovat svou toxicitou nežádoucí fyziologické reakce.

Předmětem vynálezu je bikonvexní čočka ze syntetického trojrozměrného polymeru, která má podle vynálezu tvar kapky lehčí kapaliny spočívající volně na povrchu těžší kapaliny nemísitelné s lehčí kapalinou, přičemž povrchové napětí těžší kapaliny na vzduchu je menší než součet povrchového napětí lehčí kapaliny na vzduchu a povrchového napětí fázového rozhraní mezi oběma kapalinami.

Tvar této čočky se jen velmi málo odchyluje od bisférických čoček. Čočky podle vynálezu s absolutně Čistým povrchem se vyrábějí mnohem levněji než zmíněným mechanickým opracováním.

Způsob výroby bikonvexní čočky podle vynálezu spočívá v tom, že na povrch těžší kapaliny se nanese kapka lehčí kapaliny tvořené monomerní směsi obsahující vícefunkční monomer a polymerizační katalyzátor, popřípadě též monofunkční monomer nebo inertní ředidlo, přičemž povrchové napětí těžší kapaliny na vzduchu je menší než součet povrchového napětí lehčí kapaliny na vzduchu a povrchového napětí fázového rozhraní mezi oběma kapalinami, načež se tato soustava přivede do podmínek polymerizace monomerní směsi.

Jako těžší kapaliny se s výhodou používá koncentrovaných vodných roztoků solí, které netvoří rozpustné komplexy s monomery obsaženými v monomemích směsích. Takovými solemi jsou především alkalické a amonné soli, jejichž koncentrované roztoky se nemísí ani z extremně hydrofilními monomery, jakými je například diglykolmonomethakrylát.

Monomerní směs se připravuje vždy tak, aby obsahovala vícefunkční monomery schopné vytvářet trojrozměrné struktury a v krajním případě může být tvořena samotnými vícefunkčními monomery, ze kterých vznikají sklovitě tvrdé čočky (například polymerizací samotného ethylendimethakrylátu) · Pokud se má připravit čočka elastická, je nutno připravit monomerní směs ze zcela převažujících monofunkčníoh monomerů s pouze malou přísadou, například 0,1 až 2 % hmot, vícefunkčního monomeru. Pro některé aplikace, například pro zhotovení intraokulárních čoček, je výhodné připravit čočky ze silně vodou bohtnavého hydrofilního gelu, který vznikne například ze směsí, ve kterých je více než 50 % hmot* methakrylových esterů monohydroxy- nebo polyhydroxysloučenin, zejména takových, které mají nejméně dvě hydroxylové skupiny v molekule.

Čočka vyrobená z těchto monomemích směsí si zachovává nezměněný tvar, jaký měla kapka monomeru na hladině těžší kapaliny, protože je její tvar vzhledem k trojrozměrně narůstající struktuře polymeru fixován již počítaje velmi nízkou konverzi (1 až 3' procentní, podle obsahu vícefunkčního monomeru) a při další konverzi se již nemění, protože polymerizační kontraktace při další, až úplné konverzi, nevyvolává ve hmotě deformace, když polymerizující čočka je volně zavěšena na kapalné podložce a nevznikají tudíž v ní žádná pnutí.

Obě plochy kapky se v důsledku zemské gravitace odlišují od kulových ploch tím více, čím je jejich hmota a tudíž i celkový průměr větší. Jde—li však o čočky o průměru jen 4 až

OS 272 098 B1 2 mm v průměru, je tato odchylka jen nepatrná a ovlivňuje optiku čočky napřiklad daleko méně než se připouští maximální odchylky v optice intraokulámích čoček. Rádius horní plochy R_& a rádius dolní plochy kapky, resp. čočky, se dá odhadnout u těchto malých čoček za předpokladu sfericity ploch. Podle výkresu, na kterém je znázorněna čočka podle vynálezu v osovém řezu, vyplývá z obou okrajových uhlů A a B, které popisují stoupání kulových ploch v místě jejich dotyku, že poloměry obou ploch jsou

R_a = D (2) din A, Rjj = D (2) sin B, kde D je průměr čočky £. Objem V čočky je potom součtem dvou kulových úsečí 2 a 3:

V = TR^ (1 - cos A)² . (3 + 22®>é) + ‘/TrI - cos B)² · (3 + --j--) ·

Takto lze předběžně vypočítat závislost mezi dávkovaným objemem kapky a průměrem D čočky £.

Při dané kombinaci podložky a monomerní směsi jsou úhly A a B jen málo závislé na množství dávkované kapky a všechny tvarové parametry nakonec vytvořené čočky jsou potom přibližně předurčeny velikosti dávky. Tak například při podložce z nasyceného roztoku uhličitanu draselného ve vodě a monomerní směsi pozůstávající z 2-hydroxyethylmetakrylátu (HBMA) s přísadou 0,5 % hmot. ethylendimetakrylátu jakožto siťovadla a 0,5 % hmot. benzoinethyletheru jakožto fotoiniciátoru je tvar čočky určen povrchovými napětími tak, že úhel A je 18° a úhel B je 56°.

V tabulce 1 je uvedeno jaký objem V mikrolitrů monomerní směsi HEMA je třeba nakájnait na podložku koncentrovaného vodného roztoku uhličitanu draselného, aby vznikla čočka o celkovém průměru D milimetrů, radiu horní plochy R_& milimetrů, radiu spodní plochy R^ milimetrů, středové tloušťky T milimetrů. Její refrakce na vzduchu v dioptriích je Ρ_χ v suchém (xerogelovém) stavu, avšak po nábobtnaní ve fyziologickém roztoku, kterým se její rozměry lineárně zvětší faktorem 1,2 a její index lomu xerogelu Nx=1,51 klesne na index lomu zbotfcnalého gelu Ng = 1,43, je její reflekoe v imersi fyziologického roztoku tábelováaa v posledním sloupci jako F_:

s

Tabulka 1

A=18	B=55	Nx=1,51	Ng=1,43
D	Ra	Hb	T	V	Fx	?e
4	6,5	2,4	1,4	9,1	273	41
4,5	7,3	2,7	1,5	13	243	36,4
5	8,1	3,1	1,7	17,9	218	32,8
5,5	8,9	3,4	1,9	23,8	198	29,8
δ	9,7 .	3,7	2	30,8	182	27,3
6,5	10,5	4	2,2	39,2	168	25,2
7	’1,3	4,3	2,4	49	156	23,4
7,5 -	12,1	4,6	2,5	60,2	146	21,9
8	12,9	4,9	2,7	73,1	136	20,5
8,5	13,8	5,2	2,9	87,7	128	19,3

Jestliže se pro tutéž monomerní směs použije jako podložka nasycený roztok primárního fosforečnanu sodného s přísadou 0,1 % hmot. dusitanu sodného změní se vzhledem ke změněným povrchovým napětím na třech fázových rozhraních úhly na okraji čočky tak, že A=5° a B=40° a tím ovšem i ostatní hodnoty čočky, jak je patrno z tabulky 2:

OS 272 098 B1

Tabulka 2

A=5	B=40	Nx=1,51		Ng=1,43
B	Ra	Rb	T	V	Fx	*6 j
4	22,9	3,1	0,8	5,3	184	26,3 ;
4,5	25,8	3,5	0,9	7,6	164	23,4;
5	28,7	3,9	1	10,4	147	21 ΐ í
5,5	31,6	4,3	1,1	13,8	134	19,1:
6	34,4	4,7	1,2	18	123	17,5
6,5	37,3	5,1	1,3	22,8	113	16,2 ·
7	40,2	5,4	1,4	28,5	105	15
7,5	43	5,8	1,5	35,1	98	14
8	45,9	6,2	1,6	42,6	92	13,1 .
8,5	48,8	6,6	1,7	51,1	87	12,4 I

Nx = index lomu xerogelu na vzduohu

Kg = index lomu zbobtnalého gelu ve fyziologickém roztoku

Některé kapalné podložky rozpouštějí jisté množství monomerů obsažených v monomerní směsi, která se jinak s podložkou nemísí. To by mohlo způsobit srážecí polymerizaci tohoto malého rozpuštěného podílu monomeru uvnitř kapalné podložky a částice vysráženého polymeru, které jsou specificky lehěí než podložka, by se potom mohly usadit na povrchu čočky a porušit čistotu tohoto povrchu. Tomu však lze bezpečně zabránit podle vynálezu tím, že se v podložce rozpustí výhodně 0,1 až 1 % hmot. inhibitoru polymerizace, který se dělí mezi fázi podložky a monomerní směsi tak, že daleko největší měrou zůstává v podložce, Použijí-li se jako podložky vodné roztoky solí, může se jako inhibující složky podložky použít rovněž vodorozpustná sůl s inhibujícím účinkem, například dusitan sodný, pikran amonný, p-nitrobenzensulfonan draselný, bromid nebo jodid draselný, simatan sodný apod.

Obsahuje-li monomerní směs těkavé monomery nebo těkavé rozpouštědla, mohlo by docházet k nepravidelnostem ve tvaru odlévaných čoček následkem vypařováni v průběhu polymerizace a k nehomogenitám ve složení čoček. Tomuto nežádoucímu jevu lze zabránit tím, že ochranný plyn, ve kterém se polymerizace provádí, se přivede do rovnováhy s monomerní směsí tím, že v ochranném plynu se vytvoří parciální tlaky těkavých složek stejné jako jsou za podmínek polymerizace v rovnováze nad monomerní směsí. Většinou stačí, když do blízkosti podložky s kapkou monomerní směsi se umístí pórovitá hmota napojená inhibovanou monomerní směsí.

K dokonalému odstranění nízkomolekulárních nečistot, tj. zbylého monomeru, zbytků z katalyzátoru apod., je možno čočku silně nabobtnat těkavým bobtnadlem, kterým lze s výhodou za varu, potom z uvolněné struktury zbobtnalého gelu všechny nečistoty extrahovat. Nakonec se nechá bobtnadlo vypařit, čímž se regeneruje původní tvar čočky.

Nejvýznamnější použití čoček vyrobených podle tohoto vynálezu je jejich aplikace jakož intrakamerální čočky k regeneraci zrakové ostrosti po operacích šedého zákalu, K tomuto účelu je ovšem nutno upravit periferii čočky připojením opěrek k centraci čoček v oku známými mechanickými operacemi aplikovanými na čočkách vyrobených mechanickým opracováním.

Podstatnou výhodou čoček takto vyrobených při srovnání s konvenčně vyrobenými čočkami je kromě vysoké kvality jejich povrchu hlavně mnohonásobně nižší pořizovací cena i praktidcy zanedbatelná cena výrobního zařízení.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Bikonvexní čočka ze syntetického trojrozměrného polymeru, vyznačující se tím, že má tvar kapky lehčí kapaliny spočívající volně na povrchu těžší kapaliny nemísitelná s lehčí kapalinou, přičemž povrchové napětí těžší kapaliny na vzduchu je menší než součet povrchového napětí lehčí kapaliny na vzduchu a povrchového napětí fázového rozhraní mezi oběma kapalinami.
2. Způsob výroby bikonvexní čočky podle bodu 1, vyznačující se tím, že na povrch těžší kapaliny se nanese kapka lehčí kapaliny tvořené monomerní směsí obsahující vícefurikční monomer a polymerační katalyzátor, popřípadě též monofunkční monomer a inertní ředidlo, přičemž povrchové napětí těžší kapaliny na vzduchu je menší než součet povrchového napětí lehčí kapaliny na vzduchu a povrchového napětí fázového rozhraní mezi oběma kapalinami, načež se tato soustava přivede do podmínek polymerizace monomerní směsi.
3. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že monomerní směs obsahuje 0,1 až 2 % hmot. vícefunkčního monomeru počítáno na celkový obsah monomerů.
4. Způsob podle bodů 2 a 3, vyznačující se tím, že těžěí kapalinou je koncentrovaný vodný roztok solí, například alkalických nebo amonných.
5. Způsob podle bodů 2, 3 a 4, vyznačující se tím, že v monomerní směsi je více než 50 % hmot. metakrylátu monohydroxy- nebo polyhydroxy- sloučenin.
6. Způsob podle bodů 2, 3 a 4, vyznačující se tím, že v monomerní směsi je více než 50 % hmot. monometakrylového esteru hydroxysloučenin obsahující nejméně dvě hydroxylové skupiny v molekule.
7. Způsob podle bodu 2, vyznačující se tím, že koncentrovaný roztok soli obsahuje 0,1 až 1 % hmot. vodorozpustnýoh inhibujících solí, například dusitanu sodného, pikranu draselného, nitrobenzensulfonanu amonného.
8. Způsob výroby podle bodů 2 až 7, vyznačující se tím, že se odlitá čočka nechá zbobtnat v těkavém bobtnadle jako je například voda, methanol, isopropylalkohol, kterým se promyje od nízkomolekulárních vedlejších produktů polymerizace, načež se zbaví bobtnadla jeho vypařením.